Современное сельское хозяйство требует от производителя высоких темпов производства и получения больших объемов продукции с меньших площадей. Кроме того, весь этот процесс должен обеспечиваться наименьшими затратами человеческих ресурсов и полезных ископаемых нашей планеты. Новые технологии позволяют нам круглогодично выращивать экологически чистую продукцию с наименьшими затратами. Это новое направление в сельском хозяйстве, объединяет передовые инженерные и информационно-технологические решения, а также новые бизнес-модели, направленные на обеспечение жителей городов будущего продуктами питания при снижении логистических и транспортных расходов.
Целью исследовательской работы является: изучение преимущества метода гидропоники и определение его эффективности в сравнение с традиционным методом выращивания растений.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
В ходе выполнения работы были использованы следующие методы исследования:
Объектом исследования данной работы является метод гидропоники, используемый при выращивании огурцов сорта «Феникс-640».
Предмет исследования: показатели развития вегетативных органов растений при выращивании методом гидропоники.
Гипотеза: если использовать метод гидропоники при выращивании рассады овощных культур, то можно получить более высокие показатели развития вегетативных органов растений.
Новизна работы: одной из острых проблем выращивания рассады в домашних условиях является ограниченность полезной площади на подоконниках и гибель рассады от насекомых-вредителей. Метод гидропоники позволяет сэкономить площадь подоконника и вырастить рассаду без потерь от насекомых-вредителей.
Вложение | Размер |
---|---|
_rabota_nastya.docx | 955.89 КБ |
IX Всероссийская научно-практическая конференция обучающихся средних общеобразовательных и профессиональных образовательных организаций «Исследования юных ученых для развития сельского хозяйства»
Направление: Растениеводство
Тема: Выращивание растений методом гидропоники
Авторы: Попкова Анастасия Александровна
Научный руководитель: Шеремет Екатерина Эдуардовна
Место выполнения работы: Государственное Бюджетное Профессиональное Образовательное Учреждение Краснодарского края «Брюховецкий аграрный колледж»
2023 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………………………………….. | 3 | ||
1. | ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………………… | 5 | |
1.1 | Гидропоника, как способ выращивания растений без почвы ……………….. | 5 | |
1.2 | История гидропоники. Основные методы …………………………………… | 10 | |
1.3 | Преимущества и особенности гидропоники ………………………………… | 12 | |
2. | ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ …………………………………………………………. | 13 | |
2.1 | Подготовка выращивания растений в гидропонной установке …………….. | 13 | |
2.2 | Ведение дневника наблюдений «Выращивание огурцов в гидропонной установке» ……………………………………………………………………... | 15 | |
2.3 | Результаты эксперимента ……………………………………………………... | 17 | |
Заключение ………………………………………………………………………………. | 18 | ||
Список информационных ресурсов ……………………………………………………. | 20 | ||
Приложение А ………………………………………………………………………. | 21 | ||
Приложение Б ……………………………………………………………………….. | 22 | ||
Приложение В ……………………………………………………………………….. | 23 | ||
Приложение Г ……………………………………………………………………….. | 24 |
Введение
Актуальность. Современное сельское хозяйство требует от производителя высоких темпов производства и получения больших объемов продукции с меньших площадей. Кроме того, весь этот процесс должен обеспечиваться наименьшими затратами человеческих ресурсов и полезных ископаемых нашей планеты. Новые технологии позволяют нам круглогодично выращивать экологически чистую продукцию с наименьшими затратами. Это новое направление в сельском хозяйстве, объединяет передовые инженерные и информационно-технологические решения, а также новые бизнес-модели, направленные на обеспечение жителей городов будущего продуктами питания при снижении логистических и транспортных расходов.
История исследований по выращиванию растений не на естественных почвах начинается с глубокой древности. Археологические раскопки свидетельствуют, что висячие сады древнего Вавилона, вошедшие в число – Семи Чудес Света были одной из первых удачных попыток земледелия на искусственных почвах. Висячие сады Семирамиды (Аль-Хилла, Ирак) были построены вавилонским царём Навуходоносором II около 600 г до н.э. Известно, что Навуходоносор II приказал возвести сады, чтобы порадовать свою жену, Амитис из Мидии. Мидийская царица скучала в пыльном Вавилоне под деревьями и благоухающими растениями своей зелёной родины. Вокруг дворца соорудили целую сеть каналов, чтобы подвести к растениям воду, подкачиваемую с помощью архимедова винта [3].
Россия, являясь самым большим государством в мире, объединяет много природных зон с разными климатическими условиями. Люди, которые населяют различные регионы нашей страны, одинаково нуждаются в круглогодичном получении необходимых для здоровья витаминов и минеральных веществ. Если в южных районах страны это не является проблемой, то территории Урала, Крайнего севера, Дальнего Востока и других областей остро нуждаются во внедрении инновационных технологий, позволяющих обеспечить население недорогими и качественными овощами и фруктами. Кроме того, не все земли пригодны для ведения сельского хозяйства и возделывания по причине их чрезмерного загрязнения и истощения. Главная причина почвенного загрязнения – деятельность человека. В результате неправильной эксплуатации земельных угодий, ежегодно теряется немалая доля плодородного слоя почвы [2].
Учитывая обширную территорию нашей страны, одним из наиболее универсальных, экономичных и эффективных методов круглогодичного выращивания.
Большое количество растений погибает от болезнетворных бактерий и насекомых, которые обитают в почве ещё на стадии рассады. Это сказывается на урожае. Поэтому возникает необходимость в поиске субстрата, альтернативного почве. Такой альтернативой является вода. Выращивание растений в воде, а не в почве называется гидропоникой.
Применение гидропоники снижает затраты на обработку почвы, обеспечивает защиту от вредителей и сорняков. Использование безземельных субстратов позволяет выращивать больше растений на ограниченной площади. Вода и удобрения расходуются рациональнее за счет многократного их использования.
Целью исследовательской работы является: изучение преимущества метода гидропоники и определение его эффективности в сравнение с традиционным методом выращивания растений.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
В ходе выполнения работы были использованы следующие методы исследования:
Объектом исследования данной работы является метод гидропоники, используемый при выращивании огурцов сорта «Феникс-640».
Предмет исследования: показатели развития вегетативных органов растений при выращивании методом гидропоники.
Гипотеза: если использовать метод гидропоники при выращивании рассады овощных культур, то можно получить более высокие показатели развития вегетативных органов растений.
Новизна работы: одной из острых проблем выращивания рассады в домашних условиях является ограниченность полезной площади на подоконниках и гибель рассады от насекомых-вредителей. Метод гидропоники позволяет сэкономить площадь подоконника и вырастить рассаду без потерь от насекомых-вредителей.
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Гидропоника (от гидро- «вода» + др.-греч. pónos — работа) — это способ выращивания растений на искусственных средах без почвы [3]. Питание растения получают из питательного раствора, окружающего корни. Глобальное потепление становится более значимой проблемой не только для рядовых граждан, потребителей, но и для государств в целом. В настоящее время одна из важнейших задач человечества состоит в поиске эффективных способов выращивания сельскохозяйственных растений с наименьшим выбросом углекислого газа в окружающую среду. Один из таких способов – выращивание растений с использованием гидропонных установок. Предлагаемый способ выращивания сельскохозяйственных растений имеет ряд важнейших достоинств: сокращается выброс загрязняющих атмосферу газов («парниковых газов»), появляется возможность получать экологически чистую продукцию с наименьших площадей при высокой урожайности [2].
Кроме того, этот способ может все время совершенствоваться, если производитель относится к этому процессу с оригинальным подходом (креативом). Выращивание продуктов на гидропонике имеет множество возможностей, для того чтобы не только производить, больше вкусных овощей и фруктов, но и снизить отрицательное антропогенное воздействие на окружающую среду. Например, рекомендуемый способ выращивания различных растений, овощей и фруктов совершенно не зависит от территории, их можно выращивать в любом месте – это очень важно, потому, что сокращается расстояние, которое пища преодолевает прежде, чем доберется до потребителя.
Наглядным примером может быть транспортировка различных овощей и фруктов в страну, где завершен вегетационный период сельскохозяйственных растений, из зарубежных стран. В связи с этим увеличивается стоимость продукта, в которую входит не только затраты на выращивание продукта, но и на транспортировку, хранение, выполняемого процесса «дозревания» и т.д. Кроме того, приходится селекционерам создавать новые сорта сельскохозяйственных растений, которые могут длительное время, без ущерба для качества, транспортироваться и храниться. Это тоже определенные затраты. Ну и, конечно же, транспортировка продуктов питания требует огромного количества топлива для транспорта, что сказывается на состоянии окружающей среды. Наконец, традиционное сельское хозяйство ведется с использование определенных агротехнических приемов, а это может способствовать эрозии почвы.
Гидропоника не использует почву, следовательно, не последует никаких изменений в почве, то есть эта проблема так же может быть полностью предотвращена. О плюсах этого направления в области экологии, биологии и сельского хозяйства можно говорить долго, но лучше сначала больше узнать об истории её возникновения [5].
История исследований по выращиванию растений не на почвах начинается с глубокой древности. Археологические раскопки свидетельствуют о том, что висячие сады древнего Вавилона, вошедшие в число – Семи Чудес Света были одной из первых удачных попыток земледелия на искусственных почвах. Висячие сады Семирамиды (Аль-Хилла, Ирак) были построены вавилонским царём Навуходоносором II около 600 г до н.э. Известно, что Навуходоносор II приказал возвести сады, чтобы порадовать свою жену, Амитис из Мидии. Мидийская царица скучала в пыльном Вавилоне по деревьям и благоухающим растениям своей зелёной родины. Вокруг дворца соорудили целую сеть каналов, чтобы подвести к растениям воду, подкачиваемую с помощью архимедова винта [1].
Плавающие сады Ацтеков в Центральной Америке – еще один пример удачного применения гидропоники. На берегах озера Теночитлан (Мексика) кочевые племена были вытеснены с пахотных плодородных земель враждебными более сильными соседями. И тогда ацтеки построили из длинных стеблей тростника плоты. На них они уложили ил, поднятый со дна озера. Эти плоты назывались – Чампас. На них выращивался обильный урожай овощей, цветов, и даже деревья замечательно росли и плодоносили. Влагу растения получали при помощи корней, которые пробивались вниз к воде. Известно, что впервые в России в 1896 году на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде К.А. Тимирязев демонстрировал растения, растущие в красивом стеклянном домике [3].
Растения находились в сосудах, заполненных раствором минеральных солей. В те времена такой метод был признан «кощунственным» и далее лабораторных исследований не получил распространения. В 1929 году в Калифорнийском университете У.Ф. Герикке осуществил промышленное выращивание овощных культур в водных растворах минеральных солей. Этот метод он назвал гидропоникой (от ― hydro-вода и ― ponos-работа) [4]. В Россию технология гидропоники попала лет 18 назад, и многие современные тепличные комплексы работают по этой методике [2]. Сущность гидропоники сводится к тому, что корни растений размещают в каком-либо относительно инертном субстрате. Субстрат и корни погружены в раствор всех необходимых растениям питательных веществ. В зависимости от используемого субстрата появились такие методы как:
Агрегатопоника — когда корни размещены в твердых инертных, неорганических субстратах — щебне, гравии, керамзите, песке и т.п. [2].
Хемопоника - при которой корнеобитаемым субстратом служат мох, верховой торф, опилки и другие малодоступные для непосредственного питания растений органические материалы [2].
Ионитопоника - субстрат из ионообменных материалов [2].
Аэропоника - твердого субстрата нет, корни висят в воздухе затемненной камеры [2].
Мощным фактором, приводящим к смене экосистем, является деятельность человека. Используя природные ресурсы и осваивая территории, он уничтожает леса и плодородный слой почвы. Рост городов приводит к уничтожению природных «зеленых зон». Исчезают многие виды трав, а за ними и животных. Уплотняется почва, снижается её влагоемкость, а затем и плодородие. Выпас сельскохозяйственных животных приводит к вытаптыванию лугов, «выветриванию» и эрозии почвы, уменьшению числа видов растений. Разнотравные луга и степи превращаются в пустыни. Под воздействием человека ускоряется смена биоценозов. Осушение болот приводит к потере уровня грунтовых вод, изменению микроклимата, исчезновению ряда видов растений и животных. Вторгаясь в природу, человек нарушает её естественное равновесие.
Непродуманная хозяйственная деятельность человека приводит не только к изменению растительного покрова Земли и уничтожению животных, но и к изменению климата, загрязнению вод, атмосферы, почвы, что в свою очередь, пагубно влияет и на самого человека. В современном обществе остро, на первом месте, стоят проблемы экологии, поэтому мы должны использовать передовые технологии как в сельском хозяйстве, так и в промышленности. Использование различных способов выращивания растений без использования почв и загрязнения их, вод и атмосферного воздуха, поможет нам улучшить экологическую обстановку для будущих поколений [3].
В преимуществах гидропонного метода выращивания растений заложено следующее:
Плюсами гидропоники являются также:
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Подготовка выращивания растений в гидропонной установке
Гидропоника позволяет выращивать любые овощи в промышленных масштабах. Особенно выгодно применять гидропонику в засушливых районах, при дефиците воды. Но ее с успехом можно применить и на малой «сцене» - на приусадебном участке или на балконе. Для крытого огорода самое первое - найти подходящее место, где будет тепло, яркий солнечный свет не менее 6 часов в сутки и свежий воздух.
Первым этапом исследования является выбор культур для выращивания. Из литературных источников было установлено, что можно выбрать без особых раздумий: зеленая фасоль, баклажан, лук, томаты, шпинат, огурец, брокколи. Для нашего исследования был выбран овощ – огурец, сорта «Феникс-640».
Для огурца также важно обеспечение необходимого объема – каждому отдельно взятому растению необходимо не менее 5–6 литров субстрата. Для выращивания огурца рекомендуется использовать рыхлый, хорошо пропускающий воду и воздух материал, так как корневая система этой культуры требует активного газообмена.
Огурец – растет и развивается достаточно быстро, рано вступает в период плодоношения, поэтому это растение требует повышенного содержания питательных веществ, по сравнению, например, с томатом. Огурец, вообще, считается наиболее требовательной культурой к составу, кислотности и концентрации питательного раствора. В большом количестве огурцу необходимы: N, Р, К, Са, отсутствие которых крайне негативно сказывается на его самочувствии. По литературным источникам успешно может выращиваться в гидропонных установках.
Вторым этапом эксперимента является подбор субстрата для гидропоники. При выращивании растений без почвы используют различные субстраты. Чаще всего это местные материалы. Субстратом для гидропоники могут служить гранитный щебень, измельченный керамзит, вспученный вермикулит, перлит, каменноугольный шлак, полихлорвиниловый субстрат. Иногда применяют органические субстраты: мох, древесные опилки, торф. Каждый из вышеперечисленных материалов имеет свои достоинства и недостатки. В нашем эксперименте был использован: кокосовый торф, гродан (минеральная вата), а также обычный груд для сравнения показателей развития вегетативных органов овощных растений на примере огурцов сорта «Феникс-640» при выращивании в почве и в питательной среде.
Наша гидропонная установка была создана на основе метода «Фитильная система». Данный метод был выбран, как наиболее доступный и самый простой тип гидропонной системы. Поддерживающая растения платформа, пластик, расположена прямо по поверхности питательного раствора. Воздушный насос с помощью пузырьков насыщает раствор кислородом, который растение поглощает с помощью корней в достаточном количестве.
Необходимые материалы:
Пример установки представлен в приложении А.
Третьим этапом эксперимента является приготовление питательного раствора. Для этого этапа мы использовали готовый питательный раствор «Профессиональный комплекс питания», фирмы «АгроМикс». Микроудобрение для протравливания и проращивания семенного материала, стимулирование всхожести и энергии прорастания семян.
2.2 Ведение дневника наблюдений «Выращивание огурцов в гидропонной установке»
Для подтверждения гипотезы проекта в гидропонной установке мы решили выращивать культуру огурца. За развитием и ростом растений следили и делали записи в Дневнике наблюдений.
День 1: Начало выращивания огурцов в гидропонной установке. Подготовили гидропонный субстрат, который состоит из кокосового торфа и минеральной ваты. Также раствор питательных веществ, добавив все необходимые микроэлементы. Разместил субстрат в гидропонной емкости и поместил семена огурцов в него. Обеспечил достаточное освещение и влажность в помещении. Приложение Б.
День 2: Первые проростки огурцов. Проростки небольшие, но уже видно, что они здоровые и сильные. Продолжаем обеспечивать оптимальные условия для роста и развития растений. Поддерживаем постоянную температуру и влажность, регулярно проверяя уровень раствора питательных веществ и добавляем его при необходимости.
День 7: Растения быстро растут и развиваются. Все проростки превратились в молодые растения с настоящими листьями. Наблюдаем, что огурцы начинают образовывать цветки. Это означает, что скоро они начнут плодоносить. Увеличиваем подачу питательного раствора, чтобы обеспечить растениям необходимые питательные вещества. Приложение В.
День 14: Прошло две недели, и огурцы продолжают активно расти. Растения заполнили всю гидропонную емкость и образовали много цветов. Некоторые из цветов уже превратились в молодые плоды. Удалить лишние плоды, чтобы оставить только самые сильные и здоровые. Продолжаем регулярно подкармливать растения и поддерживать оптимальные условия в помещении. Приложение Г.
День 21: Третья неделя выращивания огурцов в гидропонной установке. Растения производят большое количество плодов. Уровень питательного раствора пришлось увеличить, чтобы обеспечить достаточное питание для плодов. Наблюдаем за растущими плодами и поддерживаем правильный баланс питательных веществ в растворе. Приложение Д.
День 28: Четыре недели прошли с момента начала выращивания огурцов. Плоды постепенно созревают. Огурцы красивого вида и отличного вкуса. Однако, растения все еще продолжают плодоносить и образовывать новые плоды. Поддерживаем режим полива и питательного раствора для поддержания роста и развития растений.
Общий вывод: Выращивание огурцов в гидропонной установке оказалось успешным. Растения выросли сильными и здоровыми, и произвели хороший урожай. Гидропонный метод дает возможность контролировать все условия выращивания, что позволяет достичь оптимальных результатов. Будем продолжать экспериментировать с выращиванием других культур в гидропонной установке.
2.3 Результаты эксперимента
При выращивании огурцов сорта "Феникс-640" в почве и в питательной среде можно сравнить следующие показатели развития вегетативных органов:
1. Размеры и рост корневой системы: В почве огурцы развивают сильные и проникающие корни, способные достичь значительной глубины. В питательной среде корни огурцов более мелкие и распространяются более поверхностно.
2. Рост стеблей: В почве огурцы формируют более крепкие и прочные стебли, которые могут поддерживать большое количество плодов. В питательной среде стебли огурцов могут быть более тонкими и менее устойчивыми.
3. Количество и размер листьев: В почве огурцы образуют больше листьев, которые могут быть крупными и зелеными. В питательной среде огурцы могут образовывать меньше листьев, которые не отличаются по размеру и цвету от грунтовых огурцов.
4. Окраска и форма листьев: В почве листья огурцов обычно имеют более темно-зеленый цвет и классическую форму. В питательной среде листья практически не отличаются от почвенных.
5. Развитие побегов и боковых плетей: В почве огурцы обычно формируют больше боковых плетей и побегов, что способствует образованию большего количества цветков и плодов. В питательной среде огурцы могут иметь более ограниченное развитие побегов и боковых плетей.
Учитывая эти показатели, можно сделать вывод, что выращивание огурцов сорта "Феникс-640" в почве может способствовать более крупному и сильному развитию вегетативных органов, что может положительно сказаться на урожайности и качестве продукции. Однако, выращивание в питательной среде может быть предпочтительным в случае недостатка плодородных почв или для контроля над питательным составом среды, что может быть особенно полезно в гидропонике или других формах интенсивного сельского хозяйства.
Заключение
В ходе выполнения научно-исследовательской работы был проведен анализ литературных источников по теме исследования, который показал, что данная тема не нова и является актуальной на сегодняшний день. Эту технологию уже давно используют при выращивание растений в закрытых помещениях. Некоторые люди уже стали даже дома использовать такую технологию. Сегодня на сельскохозяйственном рынке представлен широкий выбор конструкций для выращивания растений способом гидропоники. На сегодняшний день выращивание растений без почвы используется всё чаще и чаще, особенно в условиях небольших фермерских хозяйств, где на малых площадях, благодаря гидропонике, удаётся выращивать приличные урожаи зелени, овощей, ягодных и цветочных культур.
При анализе литературы, было точно определено, что гидропоника обладает рядом неоспоримых преимуществ, по сравнению с традиционным почвенным выращиванием: экономное расходование воды и земельных ресурсов; растение не тратит силы на поиск питательных веществ, они подаются прямо к корням, а вся сэкономленная энергия идёт на рост и дополнительное плодоношение.
Выращивание огурцов в гидропонной установке оказалось успешным. Растения выросли сильными и здоровыми, и произвели хороший урожай, практически не отличающийся от растений выращенных в обычной почве. Гидропонный метод дает возможность контролировать все условия выращивания, что позволяет достичь оптимальных результатов. Будем продолжать экспериментировать с выращиванием других культур в гидропонной установке.
Выращивание огурцов сорта "Феникс-640" в почве может способствовать более крупному и сильному развитию вегетативных органов, что может положительно сказаться на урожайности и качестве продукции. Однако, выращивание в питательной среде может быть предпочтительным в случае недостатка плодородных почв или для контроля над питательным составом среды, что может быть особенно полезно в гидропонике или других формах интенсивного сельского хозяйства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Пример гидропонной установки
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
День 1: Начало выращивания огурцов в гидропонной установке
ПРИЛОЖЕНИЕ В
День 7: Активный рост и развитие растений
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
День 28: Четыре недели прошли с момента начала выращивания огурцов
Н. Гумилёв. Жираф
Как нарисовать небо акварелью
Украшаем стену пушистыми кисточками и помпончиками
Интересные факты о мультфильме "Холодное сердце"
Кактусы из сада камней